生物技术与信息技术的融合分析

蒋凯

摘要：现如今，多种技术融合发展已经成为技术创新的重要趋势之一，其中生物技术和信息技术的融合发展受到极大关注。生物技术和信息技术的融合是指利用信息技术对生物信息进行采集、传输、存储、加工和表达等处理，促使生物技术向可调控、可计算的方向发展。生物技术和信息技术作为新时代科学技术，二者相辅相成，共同促进经济发展。

关键词：生物技术;信息技术;融合分析

前言：

21世纪以来，多种数据信息爆炸增长，信息技术在收集、存储和分析数据的过程中遭遇瓶颈，效能性面临严峻挑战。生物体中的信息存储和神经元交换给信息技术革新带来了新的思路，DNA数据存储和神经元计算等生物结构信息处理作为新兴研究方向，给信息技术的创新发展提供了方案。

一、生物技术和信息技术融合发展的现实意义

（一）是新世纪科技发展的必然需求

事实表明，上个世纪就已经实现信息技术应用于生命科学研究，各国建立生命信息数据库以供生物技术研发，“人类基因组计划”的实施导致生命数据急剧增长，推动了信息技术与生物技术的融合创新。从DNA存储信息处理到半导体合成生物技术，生物技术的发展伴随着信息技术的大数据存储、高性能计算等优良效能，属于新时代前沿发展领域。生命科学研究需要生物技术的改革创新，生物技术依靠信息技术发展的有力支撑，而信息技术发展遇到的“瓶颈”问题可以从生命结构信息处理中找到答案，二者相互促进，对占领新一轮科学和产业革命阵地至关重要。

（二）是大国战略和技术革新的必然抉择

本世纪初，美国多个国家部门联合布局信息技术、生物技术和纳米技术等技术的融合发展，最为典型的是“半导体合成生物技术”的研究开发，信息技术和生物技术的融合发展受到高度重视，由各界共识形成的《21世纪的新生物学》已经是技术发展的核心内容，在多个国家计划中融入信息技术手段。生物技术和信息技术相互发展支撑，由此海量的生命信息数据得以存储分析，信息处理也可以借鉴生物结构信息，朝着高效能不断发展。美国在加速部署的同时，欧洲和日本等多方面也投入到生物技术和信息技术的融合研究中。除此之外，多家企业纷纷与大型医药企业、生物研究企业等开展战略合作，以期共同研发占领科技竞争和产业竞争的有利地位。

（三）衍生出多个新兴研究方向

生物技术和信息技术的融合研究将会催生其他新兴领域的发展，如美国科研项目“人类细胞图谱计划”等可以促进3D细胞打印、人工智能等领域的研究;除此之外，互联网企业进行生命组学研究，可以促进远程医疗、医生教育等相关行业的发展;生命组学与脑科学企业融合发展，催生了3D生物学、计算机神经科学等前沿方向的突破;与半导体研究企业相伴改革创新，生物CAD/CAM、DNA合成等方向也会取得进展;与通信企业交叉融合，促进电子处方、移动医疗等研究方向的创新。伴随着生命科学的新突破，现代生物技术已经广泛地应用于工业、农牧业、医药、环保等众多领域，产生了巨大的经济和社会效益。

二、生物技术和信息技术融合发展带来的变革

（一）提升科学认知

生物系统和信息系统有着惊人的相似之处，因为二者都是通过极为严苛的下级有序构成上级、上级约束下级单元的系统模式构成的。在生物系统中，最基本的下级单元是细胞，以此往上，细胞构成组织，组织构成器官，器官形成系统;同样，在信息系统中，最基本的下级单元是晶体管，依次是晶体管形成逻辑门，逻辑门形成模块，模块组成计算机，计算机连接成为系统。二者在系统结构、功能和运行等方面高度重合，信息系统的发展探究可以借鉴生物系统，二者融合发展，必然推动生命科学研究和智能化信息系统的发展，提升科学认知。

（二）推进技术创新

生命系统的运行、演算促进了生物技术的发明创新，例如，人工突触、基因测序和基因合成等技术，与信息技术融合发展，衍生了生物学计算机辅助设计工具等现代技术手段。基于生物技术下信息技术的革新必将成为新时代“会聚技术”发展的驱动力，以带動各种技术相互借鉴融合，从而促进技术创新。

（三）转变健康理念

生物技术和信息技术的交叉融合，逐渐使人们的健康理念发生转变，由“治已病”转为“治未病”，“依靠卫生系统”转为“社会整体联动”，由“服务部分人群”转为“维护生命周期健康”。此外，构建起从婴幼儿到老年时期、从家庭到医院的健康信息平台，打破数据壁垒，实现信息共享，推动医学治疗的发展。

三、关于生物技术和信息技术融合发展的建议

美国、欧洲和日本前瞻性强，对生物技术和信息技术融合发展布局较早，关于其基础性和先导性领先于国内。技术交叉融合研究未来必会占据科技经济制高点，因此国内也要及时调整部署策略，推动我国高新技术向智能化和密集化发展。

（一）开发关键共性工具

对于生命信息采集工具，分析仪器表征设计相关软件，通过对环境和体系的模拟验证，仿照生物进行研究、计算、控制和通讯，以此达到多维度、跨尺度和多模态的信息采集过程及其结果。抓紧部署关键共性工具的研发应用，在“设计—构建—测试—应用—学习”的开发过程中不断推进工具研发能力占据优势地位。

（二）布局前沿引领技术

前沿引领技术研发对国民经济发展至关重要，针对生物技术和信息技术融合发展领域，DNA数据信息采集验证研究、3D细胞打印、人机交互、细胞半导体界面等技术的发展状况要密切关注，加大科研投资力度，提出高目标高追求，以类似于“摩尔定律”性能升级路径为参考路线，制定相关发展计划路线图，依据路线加以实施和布局。

（三）构建使能技术平台

构建多个相关性使能技术平台，生命健康数据平台、智能化细胞构建与制造平台等，推动技术融合和集成，工程协同发展，实现高效的技术融合创新发展。

结语：

生物技术的发展需要信息技术的支撑，而信息技术需要借鉴生物结构信息存储、保存、运行等来突破壁垒，二者互为对方发展所需。技术融合发展思想为其他科技创新和应用提供了广阔的思路，必将在农业、工业和医疗业等开拓新的市场前景。生物技术和信息技术融合发展为解决技术难题、占领新一轮科技革命制高点、促进国民经济稳步向好提供了新的原理和方式，是新兴产业布局的必然选择。

参考文献：

[1]李海洋.生物技术与信息技术的融合发展[J].科技风.2021，（4）.78-79.

[2]刘晓，王跃，毛开云，等.生物技术与信息技术的融合发展[J].中国科学院院刊，2020，（1）.34-42.

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